ВВЕДЕНИЕ*
Как известно, здоровье человека непосредственно связано с пищей, которую он ежедневно употребляет. Формула «здоровье есть функция питания» является базовой для современной пищевой науки [164].
Исследования РАМН показали, что в настоящее время потребляемые россиянами продукты питания не полностью удовлетворяют физиологическим потребностям человека, вследствие чего возрастает общая заболеваемость, снижается работоспособность, значительно сокращается продолжительность жизни и численность населения РФ [163].
Анализ динамики потребления пищевых продуктов в РФ за последнее десятилетие показал, что доля хлебобулочных изделий в структуре рациона питания россиян существенно возросла и продолжает увеличиваться, что преимущественно связано с их невысокой стоимостью по сравнению с другими продуктами питания [24].
'* Ежедневный минимальный набор продовольствия в потребительской
«корзине» предусматривает для трудоспособных мужчин и женщин потребление хлеба соответственно в количестве 520 и 348 г/сут, что должно обеспечить покрытие значительной доли суточной потребности человека в углеводах, белках и энергии [126].
Однако пищевая ценность традиционных хлебобулочных изделий,
вырабатываемых по государственным стандартам, не отвечает современным
требованиям науки о питании: не соблюдается необходимый баланс белков и
углеводов (содержится повышенное количество углеводов, но недостаточное —
. пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ) [166].
Поэтому введение в рецептуру хлебобулочных изделий компонентов, придающих им диетические, профилактические и функциональные свойства, позволит решить проблему дефицита необходимых пищевых веществ, а также придать готовой продукции заданный позитивный характер [101].
'Консультант — кандидат технических наук, доцент Бочкова Л.К.
5
В этой ситуации актуальным является создание новых технологий и ассортимента функциональных хлебобулочных изделий, обогащенных натуральными пищевыми ингредиентами, а также технологий переработки и применения нетрадиционного сырья для этих целей [104].
В качестве функциональных пищевых ингредиентов в хлебопечении рекомендуется использовать белоксодержащее сырье, пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, биологически активные добавки (БАД), пищевые добавки натурального происхождения и другие компоненты [128].
Перспективным направлением в хлебопечении является создание технологий хлебобулочных изделий функционального назначения на основе использования продуктов переработки семян сравнительно молодой пищевой культуры — амаранта.
Функциональное действие семян амаранта обусловлено наличием в них большого количества важнейших пищевых и биологически активных веществ: растительных белков, полноценных по составу незаменимых аминокислот, нерастворимых пищевых волокон, витаминов группы В, РР и С, липидов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами, фосфолипидами, токоферолами и скваленом, минеральных веществ, сбалансированных по содержанию макроэлементов (Са, Mg и Р), превосходящих зерно традиционных злаков [74,95,209].
Уникальный химический состав и высокая пищевая ценность семян амаранта обусловила их промышленную переработку с целью получения широкого спектра пищевых и лечебных добавок, например, белковых концентратов и изолятов, белково-липидных комплексов, крахмала, амарантового масла, сквалена, витаминных и минеральных препаратов и других [57].
Установлена целесообразность применения различных продуктов переработки семян амаранта (цельносмолотой муки, липопротеинового комплекса, белковых изолятов) в хлебопечении для повышения пищевой и биологической ценности пшеничного хлеба [112,96,18].
6
Однако с учетом достижений современной науки требуется совершенствование теоретических и практических основ получения и применения продуктов переработки семян амаранта с целью производства хлебобулочных изделий функционального назначения.
В научной литературе недостаточно приведено сведений об исследованиях пищевой ценности и биохимических свойств светлоокрашенных семян амаранта новых сортов («Ультра», «Эльбрус» и «Харьковский»), распространенных на отечественном рынке пищевого сырья. Поэтому актуальным является проведение соответствующих исследований с целью определения перспектив их использования после измельчения в муку в хлебопекарном производстве.
Установленная ранее способность семян амаранта многократно увеличиваться в объеме и модифицировать основные компоненты при влаго-термических воздействиях [112] представляет практический интерес, так как термообработка амарантовой муки и влаготермическая обработка семян амаранта придают этим продуктам новые органолептические свойства, а хлебобулочным изделиям - функциональный характер.
До настоящего времени не имеет практического использования вторичный продукт СО2-экстракции семян амаранта - СО2-шрот, обладающий высокой пищевой и биологической ценностью, в котором при проведении экстрагирования при мягком тепловом режиме и предварительном удалении кислорода, сохраняются практически все водорастворимые витамины, минеральные вещества и белки, содержащиеся в семенах амаранта.
В связи с этим, разработка технологий хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием продуктов переработки семян амаранта (амарантовой муки, обжаренной амарантовой муки, СОг-шрота из семян амаранта, а также муки, получаемой из влаготермически обработанных семян амаранта), является актуальной.
7 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
В последние годы на мировом рынке появился новый источник сырья для пищевой промышленности — семена амаранта, обладающие ценным химическим составом, высокой пищевой и биологической ценностью, содержащие широкий спектр биологически активных веществ, что определяет перспективы их переработки для использования в пищевых целях.
Значительный вклад в решение данной проблемы внесли российские и зарубежные исследователи - Пучкова Л.И., Матвеева И.В., Луценко У.Н., Писковец В.В., Цыганова Т.Б., Ключкин В.В., Коноков П.Ф., Чиркова Т.В., Макеев A.M., Пащенко Л.П., Жаркова И.М., Назинцева Е.А., Касьянов Г.И., Betschart A.A., Teutonico R.A., Sanchez-Marroquin A., Pedersen В., Myers R.L., Prakash D., Lorenz K., Bressani R., Stallknecht G.F., Schulz-Schaeffer J.R., Arellano M.L., Ologunde M.O. и другие.
Большое внимание в работах данных авторов уделяется исследованию химического состава и пищевой ценности семян амаранта, разработке технологий их переработки в пищевых целях, а также изучению возможности применения продуктов переработки семян амаранта при производстве хлебобулочных изделий.
1.1 Пищевой статус населения России: состояние и перспективы
Как известно, здоровье человека в значительной степени определяется его пищевым статусом, то есть степенью обеспеченности организма необходимыми (в первую очередь эссенциальными) пищевыми веществами и энергией. Хорошее здоровье может быть достигнуто и сохранено только при условии полного удовлетворения физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах и должно соответствовать современным представлениям науки о питании, требования которой следует учитывать при разработке стратегии развития пищевой промышленности, в том числе и хлебопекарной отрасли [141].
• 8
Вместе с тем, в последнее десятилетие динамика состояния здоровья россиян характеризуется негативными тенденциями. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) Российская Федерация по уровню заболеваемости онкологическими заболеваниями среди других развитых стран мира занимает 16 место у мужчин и 28 место - у женщин. Уровень сердечнососудистых заболеваний за 1992-2002 гг. увеличился на 35%, органов пищеварения - на 23%, инфекционных болезней - на 14%, туберкулеза - на 24% [163].
Особую тревогу вызывает стойкая тенденция к росту заболеваемости
¦• детей. По данным НИИ гигиены и профилактики заболеваемости детей,
подростков и молодежи, лишь 14% детей практически здоровы, 50% - имеют
отклонения в здоровье, 35% - хронически больны. Доля здоровых детей к
концу обучения в школе не превышает 20-25% [163].
Средняя продолжительность жизни населения в России сократилась до 65,6 лет, а смертность увеличилась в 1,7 раза. Во многих регионах страны сокращение численности жителей принимает формы устойчивой депопуляции. По уровню средней продолжительности жизни людей Россия занимает последнее место среди развитых стран [145].
Одна из важнейших причин, вызвавших негативные тенденции в состоянии здоровья населения России, - это нарушение рациона питания, обусловленное недостаточным потреблением полноценных белков, пищевых волокон, витаминов, макро- и микроэлементов (кальция, йода, железа, фтора, селена) и неоптимальным их соотношением [141,163,164].
В результате исследований пищевого статуса населения России, ^ выполненных учеными Института питания РАМН, выявлено избыточное
потребление жиров, в частности насыщенных, увеличение потребления сахара и соли, существенное снижение потребления пищевых волокон.
Особую тревогу вызывает повсеместно выявляемый и глубокий дефицит как у взрослого, так и детского населения, большинства
эссенциальных веществ и микронутриентов, в том числе витаминов
антиоксидантного ряда - А, С и Е (см. таблицу 1.1) [24].
Таблица 1.1 - Основные нарушения питания различных групп населения РФ
Группы населения Виды и распространенность нарушений (в %)
«болезни» недостаточности питания — дефициты: «болезни» неправильного питания
Белково-калорийный Железа Кальция Витаминов группы В Витамина С Избыточная масса тела и ожирение Избыточное потребление жира Нерациональное соотношение пищевых веществ
Дети: до 2-х лет 8-10 20-30 + + + 2-3 +
от 2 до 6 лет 2-6 + + + + 3-6 + +
от 7 до 14 лет 2-6 + + 15-20 + 5-8 + +
Подростки:
юноши 15-17 лет 3-6 + + + + 10 + +
девушки 15-17 лет 6-10 + + + + 10 + +
Взрослые:
мужчины, 18-29 лет 2-4 5-20 + 40-60 60-80 15-20 + +
30-59 лет 1-2 5-20 + 40-60 60-80 30-40 + +
60 лет и старше 2-4 5-20 + + 60-80 40-55 + +
женщины, 18-29 лет 8-15 25-30 + 15-20 40-60 20-25 + +
30-59 лет 1-3 15-25 + + 40-60 50-60 + +
60 лет и старше 1-3 10-20 + + 40-60 60-70 + +
Беременные женщины 3-5 25-40 + 20-30 + + +
Вследствие нарушения структуры питания в последние годы наблюдается прогрессирующее увеличение числа взрослых россиян со сниженной массой тела и детей раннего возраста со сниженными антропометрическими данными; широкое распространение среди взрослых различных форм ожирения, а также частое выявление среди населения лиц с нарушенным иммунным статусом и алиментарнозависимых заболеваний [163].
• 10
Одновременно с этим в силу снижения физической активности и увеличения стрессовых нагрузок наряду с иммунодефицитом уменьшается резистентность организма человека к инфекциям и неблагоприятным факторам окружающей среды [163].
Причины выявляемых нарушений имеют экономические корни и обусловлены снижением доступности продовольствия в силу уменьшения покупательной способности населения. Однако нельзя не учитывать и другие факторы - в том числе недостаточную культуру питания, низкий уровень знаний
• населения о здоровом питании, а также привычки и традиции в питании, которые заметно влияют на формирование «пищевого поведения» человека [145].
Реально и достаточно быстро улучшение здоровья населения РФ возможно лишь в результате проведения комплекса мероприятий, в том числе и при поддержке государства, в которых ведущую роль играло бы улучшение структуры питания. По-видимому, единственным высокоэффективным решением исключительно трудноразрешимой задачи коррекции структуры питания россиян является широкое использование функциональных продуктов питания.
1.2 Современная концепция создания функциональных продуктов питания
Проблема улучшения здоровья населения России за счет изменения структуры его питания, является наиболее актуальной. Одним из действенных путей повышения уровня здоровья россиян следует считать создание группы «здоровых» продуктов питания. Их можно рассматривать с одной стороны как источник необходимых для организма человека нутриентов, а с другой - как фактор, регулирующий концентрацию вредных веществ в нем на уровне ПДК и выполняющий тем самым защитные функции. Такое направление использования продуктов питания и получило название функционального [148].
Впервые термин «функциональные продукты питания» (ФПП) появился в Японии в 1989 году. В отличие от общепринятого понятия рационального питания, под термином «функциональное питание» подразумевалось
• 11
употребление в пищу таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывали бы позитивное регулирующее воздействие на определенные системы и органы организма или на их функции, улучшая физическое и психическое состояние здоровья человека [145].
Первоначально по классификации японских исследователей основными категориями функциональных ингредиентов, используемых для производства ФПП, были продукты, содержащие бифидобактерии, олигосахариды, пищевые волокна и эйкосапентаноиковую кислоту [65].
•' Далее там же в Японии в 1991 г. была сформулирована концепция
создания пищевых продуктов, специально используемых для поддержания здоровья (FOSHU - Food for specified health use), которая вскоре получила активную поддержку во многих других странах мира. В Европе был разработан документ, получивший название «Научная концепция создания функциональных продуктов питания в Европе» (Scientific Concepts of Functions Food in Europe) [28].
В нем отмечалось, что продукты питания лишь в том случае могут быть щ
отнесены к функциональным, если имеется возможность продемонстрировать их
позитивный эффект на иную ключевую функцию (функции) организма (помимо традиционных питательных эффектов). При этом представители этой новой группы продуктов должны оказывать свое благоприятное воздействие на организм человека при их употреблении в количествах, сопоставимых с таковыми в традиционных продуктах питания, то есть это не должны быть пилюли, таблетки или капсулы [65].
В отечественной науке термин «функциональное питание» впервые появился в 1993 году, под которым в настоящее время принято понимать * употребление продуктов естественного происхождения, которые при ежедневном
приеме оказывают регулирующее действие на организм человека в целом или на его отдельные органы. Они способствуют укреплению здоровья, нормализуют кишечную микрофлору, поддерживают естественное равновесие в организме и активируют внутренние защитные силы организма, положительно влияя на его самочувствие [65,164].
12
Функциональные свойства продуктов питания обеспечиваются наличием в их составе пищевых функциональных ингредиентов. Согласно современным представлениям перечень таких ингредиентов, входящих в состав продуктов функционального питания, может включать сотни нутриентов, относящихся к 14 основным группам (см. рисунок 1.1) [28].
Изопреноиды, витамины
Пищевые волокна
Бифидобактерии и другие молочнокислые бактерии
Олигосахариды
Функциональные ингредиенты
Аминокислоты пептиды, протеины
Полиненасыщенные жирные кислоты
Ф итопрепараты,
растительные
энзимы
Органически кислоты
Рисунок 1.1- Основные группы функциональных ингредиентов
Кроме того, функциональные свойства продуктам питания придают пищевые ингредиенты и биологически активные вещества, содержащиеся в составе БАД, обогатителей и пищевых добавках натурального происхождения [28,65].
При конструировании продуктов функционального питания рекомендуется традиционные пищевые продукты обогащать теми функциональными ингредиентами, дефицит в которых наиболее существенен в той или иной местности или у тех или иных групп населения. Важно, чтобы в процессе создания продуктов функционального питания их питательные качества и потребительские характеристики не изменялись в худшую сторону [172].
13
Как правило, продукты функционального питания должны содержать не менее 30 и не более 100% от средней суточной потребности в том или ином функциональном ингредиенте. При добавлении нескольких функциональных компонентов всегда следует учитывать их сочетаемость как в плане химического взаимодействия в продукте питания, так и биоусвояемость в пищеварительном тракте [28,65].
В структуре современного питания функциональные пищевые продукты занимают среднее место между обычными продуктами, которые выбираются исходя из пищевых привычек и финансовых возможностей, и продуктами, которые предписывает человеку врач в составе лечебной диеты (см. рисунок 1.2).
Продукты
массового
потребления
Функциональные продукты
Продукты
лечебного
питания
I
Пищевые продукты,
предназначенные для
питания основных
групп населения,
выработанные по
традиционной
технологии
1
Пищевые продукты, предназначенные
для питания
основных групп
населения, полезные
для здоровья
I
Пищевые продукты
специального
назначения для
отдельных групп
населения в качестве
лечебной диеты в
комплексной терапии
заболеваний
Рисунок 1.2 - Функциональные продукты в современном питании [16]
За рубежом в настоящее время разработан широкий ассортимент функциональных пищевых продуктов - это безалкогольные энергетические и спортивные напитки, зерновые и детские продукты, хлебобулочные и кондитерские изделия, молочные, мясные и морепродукты и другие, обогащенные полезными веществами. Заметное физиологическое воздействие на организм
14
человека оказывают функциональные молочные продукты, морепродукты, растительные масла с заданным составом, продукты из зерна овса и риса, пшеничных отрубей, семян льна, винограда, горчицы, амаранта и другие [195].
Выбор приоритетов в области создания отечественных функциональных продуктов питания базируется на основе концепции сбалансированности питания детерминированных групп населения и функциональных свойств вводимых компонентов [160]. Структура научных исследований в этом направлении представлена на рисунке 1.3.
Разработка общих принципов
создания продуктов питания
специализированного назначения
Определение общих закономерностей
фракционирования основных компонентов,
предназначенных для производства
функциональных продуктов питания
±
Создание физических и
математических моделей
состава функциональных
продуктов питания
Изучение взаимосвязей комплексного состава
целевого продукта с профилактикой
заболевания или нормализацией обменных
пооиессов
1
Создание теоретических основ
технологий производства функциональных продуктов питания
Проектирование, комбинирование
или модификация составов
функциональных продуктов
питания
I
Разработка, модернизация и
оптимизация технологии производства
1 функциональных продуктов питания J
маркетинговая и
рекламная деятельность
Разработка
технической
документации
Сангигиенические и клинические исследования
Анализ
химического состава
и органолептических
свойств продукта
Сертификация
разработанных
продуктов
Рисунок 1.3 - Структура научных исследований по созданию функциональных продуктов питания [160]
15
Обогащение продуктов питания функциональными ингредиентами с целью укрепления здоровья населения является в настоящее время общепринятой практикой в мире, а в некоторых случаях, когда дефицит определенного ингредиента угрожает здоровью нации и является причиной возникновения заболеваний, регулируется законодательными актами [65].
Большинство развитых стран имеют комплексные программы, возведенные в ранг государственной политики, в области питания. В 1992 г. в Риме состоялась Международная конференция по питанию, на которой была разработана резолюция, декларирующая обеспечение условий качественного и доступного питания для населения всех стран мира, в том числе и России [148].
Для реализации в нашей стране концепции функционального питания Правительством РФ было принято несколько постановлений: № 917 от 10.08.1998 «О концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 г.», № 1119 от 05.10.1999 «О мерах по профилактике заболеваний, связанных дефицитом йода», № 17 от 28.12.1999 «О преодолении дефицита микронутриентов», № 91 от 5.05.2003 «О мерах по профилактике заболеваний, обусловленных дефицитом железа в структуре заболевания населения» [141,164].
В связи с этим перед российской наукой стоит важная задача по разработке новых функциональных продуктов питания, призванных не только эффективно удовлетворять физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполнять профилактические задачи [148].
1.3 Функциональные ингредиенты продуктов питания
В современной концепции создания продуктов функционального питания существует множество классификаций функциональных ингредиентов: по химическому составу (белки, аминокислоты, пищевые волокна, витамины и тому подобное), по назначению (для новорожденных, беременных, спортсменов и тому подобное), по механизму действия (прямой, опосредованный эффект) [28,195].
« 16
Белки как пищевые ингредиенты функционального питания занимают особое место в питании человека. Они отвечают за нормальное развитие и функционирование человеческого организма; служат основным источником незаменимых аминокислот и пептидов, выполняют роль строительного материала в процессе роста клеток; участвуют в обмене веществ; являются структурной и функциональной основой мышечных и нервных волокон, кожи, соединительных тканей, а также внутренних органов организма [65,135,164].
Различные белки в разной степени удовлетворяют потребности в них •< организма человека и обладают различной биологической ценностью,
определяемой составом незаменимых аминокислот, не синтезируемых организмом и употребляемых с пищей [102].
Большое значение имеет сбалансированность аминокислотного состава пищи по 8 незаменимым аминокислотам: лизину, метионину, триптофану, валину, изолейцину, лейцину, треонину и фенилаланину. Их отсутствие или недостаточное количество в пище вызывает нарушение нормального развития и жизнедеятельности организма.
Наиболее важная роль отводится 3 незаменимым аминокислотам - лизину (суточная потребность - 3-5 г), метионину (2-4 г) и треонину (2-3 г), которые необходимы организму как материал для построения белков тканей, особенно в период роста, беременности и кормления организма человека [102].
Наибольшее количество лизина обнаружено в семенах амаранта [187], молочных продуктах, мясе, сое, дрожжах, рыбе и картофеле [135]. Пищевым источником метионина являются куриные яйца, молочные и соевые продукты, '•и мясо, семена злаков, лук, а треонина - продукты животного происхождения [28].
По данным ФАО/ВОЗ, норма потребления белка составляет 12-15% от общей калорийности суточного рациона человека, или 90-100 г, в том числе 60-70% белка животного происхождения. Однако современный рацион питания лишь на 20-30% удовлетворяет потребность организма в белке, поэтому в
17
настоящее время ведутся активные исследования по введению в пищу человека различных белоксодержащих добавок [86,102].
Другую группу функциональных пищевых ингредиентов представляют пищевые волокна. К ним относят разнообразные по составу и строению волокнистые вещества растительного происхождения. В эту группу входят крахмал, полимеры неуглеводной природы (лигнин) и некрахмальные полисахариды. Последние в свою очередь подразделяются на целлюлозу (клетчатку) и нецеллюлозные полисахариды (гемицеллюлозы, пектиновые вещества, камеди, слизи, инулин, гуар и другие запасные полисахариды) [20,213].
Общим для всех пищевых волокон является то, что они не расщепляются пищеварительными ферментами человека. Однако общеизвестно, что пищевые волокна выполняют позитивную роль в организме человека, удаляя из него различные токсические элементы, нормализуя трансформацию холестерина, протеолиз секреторных иммуноглобулинов и образование летучих жирных кислот, а также восстанавливая качественный и количественный состав кишечной микрофлоры [65].
Кроме того, растворимые (пектин) и нерастворимые (клетчатка) пищевые волокна в силу своей способности к набуханию увеличивают ощущение сытости, так как пища, обогащенная ими, требует более длительного времени для пережевывания и переваривания, вызывая этим большее выделение слюны и желудочного сока. Удовлетворение чувства голода предотвращает избыточное потребление пищи, вызывающее ожирение [139,135,213].
В производстве функциональных продуктов питания широкое применение получили различные пектинопродукты (сухой пектин, пектиновые концентраты, пасты и другие), получаемые в промышленных объемах из яблочных, абрикосовых и сливовых выжимок, жома свеклы, корзинок подсолнечника, корок цитрусовых плодов, арбуза, тыквы, оболочек сои и другого сырья [26].

Получить работу